11月20日，由中鐵二十二局與鐵建重工聯(lián)合打造的超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)“強(qiáng)國(guó)號(hào)”，在鐵建重工園區(qū)準(zhǔn)備向穗莞深城際“前海至皇崗口岸段三工區(qū)”項(xiàng)目運(yùn)發(fā)。

中鐵二十二局供圖

“強(qiáng)國(guó)號(hào)”是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的超大直徑盾構(gòu)機(jī)，被譽(yù)為同類產(chǎn)品的“天花板”和集大成者。“強(qiáng)國(guó)號(hào)”有哪些新功能？

“‘強(qiáng)國(guó)號(hào)’總長(zhǎng)126米，總重3300噸，采用常壓復(fù)合式刀盤，配備國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的電氣系統(tǒng)、泥水環(huán)流系統(tǒng)。開挖直徑13.27米，多項(xiàng)配置為全國(guó)之最。同時(shí)首次在國(guó)內(nèi)采用掘進(jìn)開挖管理系統(tǒng)，大大提高了盾構(gòu)操作智能化水平，通過(guò)精密分析、精確計(jì)算掘進(jìn)開挖出土量，可以有效避免盾構(gòu)機(jī)超挖問(wèn)題。”中鐵二十二局集團(tuán)軌道分公司穗莞深城際項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉自明說(shuō)。

中鐵二十二局供圖

據(jù)介紹，穗莞深城際前皇段三工區(qū)盾構(gòu)隧道，是深圳市城際鐵路首個(gè)大直徑盾構(gòu)隧道。“盾構(gòu)區(qū)間全長(zhǎng)3511米，為雙線隧道，具有開挖斷面大、地質(zhì)條件差、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、關(guān)鍵技術(shù)多等特點(diǎn)，沿線中高風(fēng)險(xiǎn)源28處，下穿管線多達(dá)一百余處，多次上跨、下穿、并行既有線路，施工難度在國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工中首屈一指。”劉自明說(shuō)，盾構(gòu)機(jī)下穿的地層為海沖積至沖洪積平原地貌，靠近深圳灣、深圳河，下穿新洲河，場(chǎng)區(qū)屬于填海造陸區(qū)域，建筑密布。在這種情況下，盾構(gòu)下穿作業(yè)，猶如在“豆腐塊”里挖隧道。

然而，采用超大直徑盾構(gòu)機(jī)在上軟下硬地層中掘進(jìn)，極易出現(xiàn)地表沉降、刀具磨損等難題。如何在上軟下硬地層中控制掘進(jìn)參數(shù)、判斷刀具磨損及倉(cāng)內(nèi)狀況，成為盾構(gòu)施工管理的最大難點(diǎn)。

面對(duì)挑戰(zhàn)，中鐵二十二局集團(tuán)聯(lián)合鐵建重工研發(fā)團(tuán)隊(duì)，有針對(duì)性地為“強(qiáng)國(guó)號(hào)”搭載了多項(xiàng)智能化、人性化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

針對(duì)地層巖體不均勻，裂隙發(fā)育，局部因裂隙密集程度及充填情況差異較大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)選用了泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，靠閉路管路輸送渣土，極大提升了密封性能。

在盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計(jì)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用了高耐磨和抗沖擊設(shè)計(jì)。“縱深方向開口采用倒錐形設(shè)計(jì)，即‘嚴(yán)進(jìn)寬出’結(jié)構(gòu)。”劉自明說(shuō)，這個(gè)設(shè)計(jì)利于渣土進(jìn)入泥水艙，達(dá)到提高渣土流動(dòng)效率的目標(biāo)，繼而降低滯磨率。

“強(qiáng)國(guó)號(hào)”配裝了一系列頂尖的智慧化系統(tǒng)，擁有一個(gè)“最強(qiáng)大腦”。

“刀盤上的每把滾刀，都配裝了一系列傳感器、簡(jiǎn)易信息浮窗和報(bào)警系統(tǒng)等一系列裝置。”劉自明說(shuō)，每把刀具如同長(zhǎng)了“眼睛和耳朵”，確保操作人員及時(shí)準(zhǔn)確地獲得刀具工作狀態(tài)、磨損情況等信息。

施工作業(yè)及指揮，也全部實(shí)現(xiàn)智能化。

據(jù)技術(shù)人員介紹，注漿智能監(jiān)控系統(tǒng)則利用探測(cè)雷達(dá)和智能分析軟件，實(shí)現(xiàn)隧道壁后注漿圖像自動(dòng)識(shí)別，代替?zhèn)鹘y(tǒng)靠人工、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)壁后注漿的精細(xì)化控制。而在地面盾構(gòu)指揮中心，技術(shù)人員則利用盾構(gòu)施工大數(shù)據(jù)平臺(tái)和智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目智能管理、設(shè)備狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)、施工風(fēng)險(xiǎn)管控、智能輔助掘進(jìn)等功能。

“掘進(jìn)期間，‘強(qiáng)國(guó)號(hào)’還將采用專業(yè)設(shè)計(jì)的控制箱進(jìn)行全站儀的通訊和電源管理，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)線纜作業(yè)。”劉自明說(shuō)。

據(jù)悉，全長(zhǎng)21.167公里的穗莞深城際前海至皇崗口岸段，途經(jīng)深圳市前海合作區(qū)、南山區(qū)、福田區(qū)，建成后，對(duì)完善深圳濱海地區(qū)城際軌道骨干網(wǎng)絡(luò)，支持前海自貿(mào)區(qū)、東莞濱海新城等重點(diǎn)發(fā)展片區(qū)快速建設(shè)，打造粵港澳大灣區(qū)城際鐵路網(wǎng)具有重要意義。